题目内容

【题目】在某高空杂技类节目现场下方放置有一弹簧垫,此弹簧垫可视为质量为m的木板,与两相同直立轻弹簧的上端相连,静止时弹簧的压缩量为h,如图所示。某同学为了测试弹簧垫的性能,将一质量为0.5m的物体从距木板上方6h的O点由静止释放,物体与木板碰撞后,一起向下运动,到达最低点后又向上运动,它们恰能回到A点,空气阻力、木板厚度、物体大小忽略不计,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是(  )

A.整个过程中,物体、木板和两弹簧组成的系统机械能守恒

B.物体与木板一起向下运动过程中的速度先增大后减小

C.物体与木板碰后瞬间加速度大小为,物体与木板恰好回到A点时加速度大小为g

D.物体与木板碰撞之前,两弹簧的弹性势能总和为0.5mgh

【答案】BCD

【解析】

A.当物体与木板碰撞过程中,碰后一起运动,属于完全非弹性碰撞,有机械能损失,所以A错误;

B.碰撞前,木板处于静止状态,弹簧的弹力等于木板的重力,即

当碰撞后物体和木板一起运动,物体和木板整体的重力大于弹力,所以整体先向下加速运动,当弹力大于总重力时,物体又开始向下做减速运动,物体与木板一起向下运动过程中的速度先增大后减小,所以B正确;

C.碰撞后,木板和物体的总重力为

那么,碰撞瞬间整体的加速度为

物体与木板恰好回到A点时,速度为0,弹力为0,所以整体只受重力作用,所以此时加速度为

所以C正确;

D.对物体由动能定理可得,物体与木板碰撞前的速度为

碰撞过程由动量守恒可得

则物体和木板碰撞后的速度为

从碰后到最后恰好到A点过程中,整体机械能守恒,则

物体与木板碰撞之前,两弹簧的弹性势能总和为0.5mgh,所以D正确。

故选BCD。

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